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综合斜程传输和光束扩展影响下的大气湍流相位屏组设计

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红外与激光工程 2019年第4期48卷 47-54页

作者：徐晨露郝士琦张岱赵青松宛雄丰国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室安徽合肥230037

设计了综合斜程传输和光束扩展影响下的相位屏组来模拟光束经大气层斜程传输后产生的波前畸变,先利用功率谱反演法和次谐波补偿法生成垂直传输路径的相位屏,再结合斜程大气传输理论对相位屏进行斜程修正,得到适用于模拟斜程大气湍流影... 详细信息

设计了综合斜程传输和光束扩展影响下的相位屏组来模拟光束经大气层斜程传输后产生的波前畸变,先利用功率谱反演法和次谐波补偿法生成垂直传输路径的相位屏,再结合斜程大气传输理论对相位屏进行斜程修正,得到适用于模拟斜程大气湍流影响的相位屏。通过数值分析对比了斜程相位屏与垂直路径相位屏相位结构函数的差别。结合光束扩展情况计算每个高度区间对应的波前畸变空间分布,建立了相位屏组模型,最后得到接收光波面各位置的相位分布。

关键词：大气湍流波前畸变相位屏组斜程传输光束扩展

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湍流大气中随机相位光束阵列的斜程传输特性

光学学报 2015年第8期35卷 30-35页

作者：卢芳赵丹韩香娥西安电子科技大学物理与光电工程学院陕西西安710071

基于广义惠更斯-菲涅耳原理,理论上研究了具有随机相位的激光束阵列在湍流大气中的斜程传输特性。主要研究了湍流强度、占空比、传输高度和光束间的相位差对光束阵列平均光强的影响。研究结果表明:湍流会使合成光强减弱,光束扩展;同时,... 详细信息

基于广义惠更斯-菲涅耳原理,理论上研究了具有随机相位的激光束阵列在湍流大气中的斜程传输特性。主要研究了湍流强度、占空比、传输高度和光束间的相位差对光束阵列平均光强的影响。研究结果表明:湍流会使合成光强减弱,光束扩展;同时,占空比越小,合成光场的峰值光强越小,即合成效果越差;随着光束间相位差的增大,主峰强度快速下降,最终合成光束近似于单束高斯光束模型。与水平传输时的结果进行了比较,结果显示大气湍流对斜程传输光束扩展的影响明显小于水平传输的情况。计算模型和结果为工程实际中合成方案的选择和评估提供了参考。

关键词：大气光学大气湍流随机相位光束阵列斜程传输

高斯波束在湍流大气斜程传输中的闪烁问题研究

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光学学报 2005年第4期25卷 433-438页

作者：易修雄郭立新吴振森西安电子科技大学理学院西安710071

根据光波斜程传输理论以及随高度变化的ITU R湍流大气结构常数模型,将水平传输的修正里托夫方法推广到了斜程传输问题中。导出了高斯波束入射时,在零内尺度湍流谱模型及考虑湍流内尺度效应和外尺度效应条件下,从弱起伏湍流区到强起伏湍... 详细信息

根据光波斜程传输理论以及随高度变化的ITU R湍流大气结构常数模型,将水平传输的修正里托夫方法推广到了斜程传输问题中。导出了高斯波束入射时,在零内尺度湍流谱模型及考虑湍流内尺度效应和外尺度效应条件下,从弱起伏湍流区到强起伏湍流区闪烁指数随斜程里托夫方差变化的计算公式。讨论了不同传播高度、不同湍流内、外尺度对高斯波束斜程传输闪烁指数的影响。最后将有关数值计算结果与实验测量结果进行了比较和验证。

关键词：大气光学高斯波束光波闪烁斜程传输修正里托夫解

部分相干光在大气湍流中斜程传输路径上的展宽与漂移

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光子学报 2015年第3期44卷 143-147页

作者：柯熙政韩美苗王明军西安理T大学自动化与信息工程学院西安710048

基于Andrews和Philips经典漂移方差模型,利用部分相干高斯-谢尔光束在大气湍流中斜程传输的光束扩展半径,推导出考虑外尺度情况时部分相干高斯-谢尔光束斜程情况下的漂移方差表达式,应用随高度变化的大气结构常量模型进行数值计算,对比... 详细信息

基于Andrews和Philips经典漂移方差模型,利用部分相干高斯-谢尔光束在大气湍流中斜程传输的光束扩展半径,推导出考虑外尺度情况时部分相干高斯-谢尔光束斜程情况下的漂移方差表达式,应用随高度变化的大气结构常量模型进行数值计算,对比分析了部分相干光和完全相干光在大气湍流中的展宽和漂移特性.结果表明:相同的传输条件下,部分相干光比完全相干光的光束扩展更迅速,受湍流的影响也更小;初始半径越大,接收机高度越高,光束的扩展效应越小;随着传输距离的增大,光束的质心漂移方差随光束初始半径的增大而减小,不同相干性的光束漂移方差变化很小;完全相干光的光束漂移受波长的影响较小,而部分相干光的波长越长,漂移越明显.

关键词：光束扩展光束漂移光束漂移模型高斯-谢尔光束大气湍流斜程传输

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湍流大气中斜程传输光场的相位特性

强激光与粒子束 2013年第8期25卷 1925-1929页

作者：张晓欣韩开付福兴张彬四川大学电子信息学院成都610064

运用功率谱反演法对斜程传输大气湍流扰动相位屏进行了数值模拟。通过建立激光束初始畸变相位模型,从波前峰谷值和波前功率谱密度函数两个方面,对激光束通过大气湍流后的相位特性进行了研究,重点分析了湍流传输距离和天顶角对激光束波... 详细信息

运用功率谱反演法对斜程传输大气湍流扰动相位屏进行了数值模拟。通过建立激光束初始畸变相位模型,从波前峰谷值和波前功率谱密度函数两个方面,对激光束通过大气湍流后的相位特性进行了研究,重点分析了湍流传输距离和天顶角对激光束波前相位分布的影响。研究结果表明:激光束在湍流大气斜程传输后,其波前相位会发生明显畸变,且空间高频相位较低频相位所占比例明显增加;通过湍流后的波前相位与传输距离及天顶角密切相关,传输距离越长,天顶角越大,相位畸变程度越大,高频相位所占比例越多。

关键词：斜程传输相位畸变高频相位天顶角传输距离

大气湍流对斜程传输准单色高斯-谢尔光束时间相干性的影响

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光学学报 2007年第9期27卷 1548-1552页

作者：王华王向朝曾爱军杨坤中国科学院上海光学精密机械研究所

由第一类零阶贝塞尔函数的级数展开推导出波结构函数在任意湍流条件下的近似表达式。由广义惠更斯-菲涅耳原理、随高度变化的Hufnagel-Valley湍流廓线模型以及波结构函数在任意湍流条件下的近似表达式,导出了斜程传输时准单色高斯-谢尔... 详细信息

由第一类零阶贝塞尔函数的级数展开推导出波结构函数在任意湍流条件下的近似表达式。由广义惠更斯-菲涅耳原理、随高度变化的Hufnagel-Valley湍流廓线模型以及波结构函数在任意湍流条件下的近似表达式,导出了斜程传输时准单色高斯-谢尔光束互相干函数的解析式。然后,利用表征光束时间相干性的纵向相干长度(可由互相干函数导出),研究了斜程传输时大气湍流对准单色高斯-谢尔光束时间相干性的影响。研究结果表明,准单色高斯-谢尔光束的时间相干性在整个斜程传输过程中保持不变。最后,对该结果在物理上给予了定性解释。

关键词：大气光学时间相干性高斯-谢尔光束斜程传输

大气湍流中激光波束斜程传输的展宽、漂移特性

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电波科学学报 2008年第4期23卷 611-615页

作者：韦宏艳吴振森西安电子科技大学理学院

根据推广的Huygens-Fresnel原理推导了不同接收机高度斜程传输情况下波束的扩展半径。同时结合Mellin变换,导出了考虑外尺度情况下准直激光波束漂移方差模型,可以退化到不考虑外尺度时漂移方差。数值计算中应用ITU-R公布的随高度变化的... 详细信息

根据推广的Huygens-Fresnel原理推导了不同接收机高度斜程传输情况下波束的扩展半径。同时结合Mellin变换,导出了考虑外尺度情况下准直激光波束漂移方差模型,可以退化到不考虑外尺度时漂移方差。数值计算中应用ITU-R公布的随高度变化的大气结构常数模型,结果表明,斜程大气湍流中波束的漂移方差、扩展半径依赖于接收机高度和初始波束半宽。随仰角的增加,波束的有效半径和漂移方差不断减小;累积效应斜程传输波束受大气湍流的影响比水平传输要小得多。

关键词：大气湍流斜程传输波束扩展波束漂移

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电磁空心光束在湍流大气中的斜程传输特性

光电子．激光 2020年第4期31卷 411-420页

作者：赵亮王晓艳杨盛凯徐勇根西华大学理学院四川成都610039

利用扩展的Huygens-Fresnel原理以及维格纳分布函数(WDF)的二阶矩理论,推导出电磁空心光束(PCEHB)在非均匀湍流大气中传输的均方根空间扩展、均方根角扩展和M^2因子的解析式。并数值模拟和分析了天顶角、光束阶数、湍流内尺度、波长、... 详细信息

利用扩展的Huygens-Fresnel原理以及维格纳分布函数(WDF)的二阶矩理论,推导出电磁空心光束(PCEHB)在非均匀湍流大气中传输的均方根空间扩展、均方根角扩展和M^2因子的解析式。并数值模拟和分析了天顶角、光束阶数、湍流内尺度、波长、束腰宽度、初始相干长度和初始偏振度对光束质量的影响。研究结果表明,随着天顶角的减小和初始偏振度的增加,PCEHB的相对均方根空间扩展、相对均方根角扩展和相对M^2因子越小,光束受湍流的影响越小。且初始偏振度对相对M^2因子的影响小于相对均方根空间扩展和均方根角扩展。M^2因子也随着天顶角的增加而增加,当天顶角大于1时对M^2因子的影响迅速增加。研究还发现,相对M^2因子随着光束阶数、湍流内尺寸、波长和束腰宽度的增加,相干长度的减小而减小。相对M^2因子受天顶角和束腰宽度的影响大于其他参数。

关键词：电磁空心光束湍流大气斜程传输 M^2因子

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远红外无线光通信地-空斜程传输特性研究

光电子．激光 2021年第11期32卷 1241-1246页

作者：鲍云月汪井源李建华郑加金韦玮南京邮电大学电子与光学工程学院微电子学院江苏南京210046 中国人民解放军陆军工程大学通信工程学院江苏南京210007

随着空中平台的发展,无线光通信在斜向路径的应用需求也逐渐增多,但是大气效应对当前近红外系统的性能依然有较大影响。针对这一问题,本文提出使用远红外作为地-空斜程无线光通信系统的工作波长,基于物理模型和弱波动理论对远红外系统在... 详细信息

随着空中平台的发展,无线光通信在斜向路径的应用需求也逐渐增多,但是大气效应对当前近红外系统的性能依然有较大影响。针对这一问题,本文提出使用远红外作为地-空斜程无线光通信系统的工作波长,基于物理模型和弱波动理论对远红外系统在地-空斜程上、下行链路中的传输损耗、光强闪烁指数和误码率(bit error rate,BER)进行了研究,并对天顶角、大气能见度、传输距离、系统信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)等影响远红外无线激光通信系统性能的因素进行了数值仿真。结果表明,在地-空斜程通信链路中,远红外在低能见度的恶劣天气下具有明显的传输优势;在天顶角大于30°的远距离传输中具有较强的抗湍流能力;且在开关键(on-off keying,OOK)控调制方式下,系统BER随SNR的增大减小迅速。

关键词：大气湍流大气损耗斜程传输光强闪烁误码率(bit error rate,BER)